KR20160032664A - All solid lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전고체형 리튬 이온 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a reactor-type lithium ion secondary battery.
리튬 이온 이차 전지는 큰 충방전 용량, 높은 작동 전위, 우수한 충방전 사이클 특성을 가지고 있기 때문에, 휴대 정보 단말기, 휴대용 전자 기기, 가정용 소형 전력 저장 장치, 모터를 동력원으로 하는 오토바이, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 용도에 대한 수요가 증가하고 있다. 리튬 이온 이차 전지에는 전해질로서 유기 용매에 리튬염을 용해시킨 비수 전해액이 이용되고 있지만, 이러한 비수 전해액은 발화의 용이성과 전해액의 누설 등의 문제에서 안전성이 우려되고 있다. 따라서, 최근에는 리튬 이온 이차 전지의 안전성 향상을 목적으로 불연 재료인 무기 재료로 이루어지는 고체 전해질을 이용한 전고체형 리튬 이온 이차 전지의 연구가 활발히 진행되고 있다.Since the lithium ion secondary battery has a large charge / discharge capacity, a high operation potential and an excellent charge / discharge cycle characteristic, it can be used as a portable information terminal, a portable electronic device, a small power storage device for home use, a motorcycle powered by a motor, Demand for applications such as automobiles is increasing. In the lithium ion secondary battery, a nonaqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent as an electrolyte is used. However, such nonaqueous electrolyte has a problem of safety in terms of ease of ignition and leakage of the electrolyte. Therefore, recently, in order to improve the safety of the lithium ion secondary battery, research on a high-voltage lithium ion secondary battery using a solid electrolyte made of an inorganic material, which is a non-combustible material, has been actively conducted.
전고체형 리튬 이온 이차 전지의 고체 전해질로는 황화물이나 산화물 등을 사용할 수 있지만, 리튬 이온 전도성의 관점에서 황화물계 고체 전해질이 가장 기대되는 재료이다. 그런데, 황화물계 고체 전해질을 사용하는 경우에는 충전시 양극 활물질 입자와 고체 전해질 입자의 계면에서 반응이 일어나고, 이 계면 저항 성분이 생성함으로써, 양극 활물질 입자와 고체 전해질 입자의 계면을 리튬 이온이 이동할 때의 저항 (이하 「계면 저항」이라고도 함)이 증가하기 쉬워진다. 이 계면 저항의 증대로 인하여 리튬 이온 전도성이 저하되기 때문에, 전고체형 리튬 이온 이차 전지의 출력이 저하하는 문제가 있다.As a solid electrolyte of a lithium ion secondary battery, a sulfide or an oxide can be used, but a sulfide-based solid electrolyte is the most expected material from the viewpoint of lithium ion conductivity. However, when a sulfide-based solid electrolyte is used, a reaction occurs at the interface between the positive electrode active material particle and the solid electrolyte particle at the time of charging, and this interface resistance component is generated so that when the lithium ion moves through the interface between the positive electrode active material particle and the solid electrolyte particle (Hereinafter also referred to as " interfacial resistance ") is likely to increase. This increase in interfacial resistance lowers the lithium ion conductivity, which causes a problem that the output of the reactor-type lithium ion secondary battery is lowered.
상기 문제 때문에 지금까지 전고체형 리튬 이온 이차 전지의 양극 활물질 입자로서 Ni을 함유하는 양극 활물질 입자, 예를 들어 니켈 코발트 망간산 리튬 (이하 「NCM」이라고도 함) 입자, 니켈 코발트 알루미늄산 (이하 「NCA」라고도 함) 입자가 사용되어 왔다. Ni을 포함한 양극 활물질 입자는 황화물계 고체 전해질 사이에서 저항 성분을 생성하기 어렵 기 때문이다.Because of the above problems, it has been possible to use a positive electrode active material particle containing Ni as a positive electrode active material particle of a high-voltage lithium ion secondary battery, for example, nickel cobalt lithium manganese oxide (hereinafter also referred to as "NCM"), nickel cobalt aluminum ) Particles have been used. This is because the positive electrode active material particles containing Ni are difficult to generate a resistance component between the sulfide-based solid electrolytes.
한편, 비수계 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 양극 활물질 입자로서 LiCoO2 (이하 「LCO」라고도 함) 입자가 알려져 있다. LCO 입자는 NCM 입자, NCA 입자보다 진밀도가 크다.On the other hand, LiCoO 2 (hereinafter also referred to as "LCO") particles are known as positive electrode active material particles used in nonaqueous lithium ion secondary batteries. LCO particles are more dense than NCM particles and NCA particles.
또한, NCM 입자 및 NCA 입자의 리튬 이온 확산 속도는 작다. 따라서, NCM 입자 및 NCA 입자를 양극 활물질 입자로 사용하는 경우, NCM 입자 및 NCA 입자의 일차 입자를 작게 하고 또한 이러한 일차 입자를 응집시키는 (즉, 이차 입자화 할) 필요가 있다. 일차 입자가 크면, 입자의 전역에 리튬 이온이 돌아가는 시간이 걸리고 리튬 이온 이차 전지의 사이클 특성이 저하되기 때문이다. 따라서, NCM 입자 및 NCA 입자를 양극 활물질 입자로 한 양극 활물질층 내에서 양극 활물질 입자 사이에 다수의 공극이 형성된다. 즉, 양극 활물질 입자의 충진성이 낮아진다. 이에 대해 LCO 입자의 리튬 이온 확산 속도는 NCM 입자 및 NCA 입자의 리튬 이온 확산 속도보다 크기 때문에 일차 입자 그대로 사용할 수 있다. 따라서 양극 활물질 입자의 충진성이 높아진다.In addition, the lithium ion diffusion rate of NCM particles and NCA particles is small. Therefore, when NCM particles and NCA particles are used as the cathode active material particles, it is necessary to reduce the primary particles of the NCM particles and the NCA particles, and to agglomerate (i.e., secondaryize) these primary particles. If the primary particles are large, it takes a long time for the lithium ions to rotate around the whole particle and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery are lowered. Therefore, a large number of voids are formed between the cathode active material particles in the cathode active material layer having NCM particles and NCA particles as cathode active material particles. That is, the filling property of the positive electrode active material particles is low. In contrast, the lithium ion diffusion rate of the LCO particles is larger than the lithium ion diffusion rate of the NCM particles and the NCA particles, so that they can be used as the primary particles. Therefore, the filling property of the positive electrode active material is enhanced.
상기 이유로 LCO 입자를 양극 활물질 입자로 사용하는 경우 양극 활물질층의 밀도(부피밀도)를 높게 할 수 있다. 따라서, LCO 입자를 전고체형 리튬 이온 이차 전지에서도 사용하고자 하는 요구가 있다.For this reason, when the LCO particles are used as the cathode active material particles, the density (bulk density) of the cathode active material layer can be increased. Therefore, there is a demand for use of LCO particles in high-electron type lithium ion secondary batteries.
그러나, 전고체형 리튬 이온 이차 전지의 양극 활물질 입자로 LCO 입자를 사용하면, 상기 계면 저항이 현저하게 증가하고, 그 결과, 방전 용량 및 사이클 특성이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다. 그래서, 양극 활물질 입자의 표면을 LiNbO3, Li4Ti5O12 또는 Al 화합물 등으로 피복하는 것이 제안되기도 했다. 그러나, 이러한 기술로도 여전히 방전 용량 및 사이클 특성에 대해 만족한 값을 얻을 수 없었다.However, when the LCO particles are used as the cathode active material particles of the lithium ion secondary battery, the above-mentioned interfacial resistance is remarkably increased, and as a result, the discharge capacity and the cycle characteristics are remarkably lowered. Thus, it has been proposed to coat the surface of the positive electrode active material particles with LiNbO 3 , Li 4 Ti 5 O 12, Al compound, or the like. However, even with this technique, satisfactory values for discharge capacity and cycle characteristics could not be obtained.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명이 목적으로 하는 것은 양극 활물질 입자로 LCO 입자를 사용할 수 있으며, 또한 전고체형 리튬 이온 이차 전지 방전 용량 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있는 새롭고 향상된 리튬 이온 이차 전지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a lithium ion secondary battery capable of using LCO particles as cathode active material particles and also capable of improving the discharge capacity and cycle characteristics of a lithium- Thereby providing a secondary battery.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 관점에 따르면, In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention,
양극 활물질 입자 및 상기 양극 활물질 입자에 접촉하는 고체 전해질 입자를 포함하는 양극을 구비하는 전고체형 리튬 이온 이차 전지로서, 상기 양극 활물질 입자는, 리튬 코발트 산화물 (LCO) 입자와, 니켈 (Ni) 원자를 포함하고, 상기 리튬 코발트 산화물 입자의 적어도 일부를 덮는 제 1 피복층과, B, Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Tb, Hf, Ta 및 Pb로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소 M1을 포함하는 전고체형 리튬 이온 이차 전지가 제공된다.1. A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode active material particle and a positive electrode including solid electrolyte particles in contact with the positive electrode active material particle, wherein the positive electrode active material particle comprises lithium cobalt oxide (LCO) particles and nickel (Ni) A first coating layer covering at least a part of the lithium cobalt oxide particles and a second covering layer covering at least a portion of the lithium cobalt oxide particles; There is provided a lithium ion secondary battery comprising at least one element M1 selected from the group consisting of Mo, Ru, In, Sn, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Tb, Hf, Ta and Pb.
일 실시예에 따르면, 원소 M1은 Mg, Al, Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소일 수 있다.According to one embodiment, the element M1 may be at least one or more elements selected from the group consisting of Mg, Al, and Mn.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 피복층은 리튬 원자, 산소 원자 및 상기 원소 M1과 동일한 원소 중 적어도 1종 이상을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the first coating layer may further include at least one or more elements selected from the group consisting of a lithium atom, an oxygen atom and the same element as the element M1.
상기 양극 활물질 입자의 전체 조성은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The total composition of the cathode active material particles may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
LixNiyCozM11-y-zO2 Li x Ni y Co z M1 1- y z O 2
상기 화학식 (1)에서, In the above formula (1)
M1은 상기 원소 M1이고, x, y, z, a는 0.5 < x < 1.2, 0 < y < 0.4, z > 0.6, y + z ≤ 1.0을 충족하는 값이다.M1 is the element M1, and x, y, z, and a satisfy 0.5 <x <1.2, 0 <y <0.4, z> 0.6, and y + z? 1.0.
일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질 입자의 평균 입경은 5 ~ 35 μm일 수 있다.According to one embodiment, the average particle size of the cathode active material particles may be 5 to 35 μm.
일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질 입자 중의 니켈 원자와 코발트 (Co) 원자와의 mol 비는 양극 활물질 입자의 표면에서 중심을 향해 연속적으로 변화하고 있을 수 있다.According to one embodiment, the molar ratio of the nickel atoms to the cobalt (Co) atoms in the cathode active material particles may be continuously changing from the surface of the cathode active material particle toward the center.
일 실시예에 따르면, 원소 M1은 LCO 입자에 포함되어 있을 수 있다.According to one embodiment, the element M1 may be included in the LCO particles.
일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질 입자는 제 1 코팅층의 적어도 일부를 덮는 제 2 코팅층을 더 포함하고, 제 2 피복층은 B, Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Tb, Hf, Ta 및 Pb로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 원소 M2를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the cathode active material particles further include a second coating layer covering at least a part of the first coating layer, and the second coating layer may be formed of B, Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe At least one element M2 selected from the group consisting of Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Tb, Hf, .
일 실시예에 따르면, 원소 M2는 Al, Ti, Ga, Y, Zr, Nb, In, La, Ce로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소일 수 있다.According to one embodiment, the element M2 may be at least one element selected from the group consisting of Al, Ti, Ga, Y, Zr, Nb, In, La and Ce.
일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질 입자의 전체 전이 금속의 총 원자 수에 대한 원소 M2의 몰비가 10.0 mol% 이하일 수 있다.According to one embodiment, the molar ratio of the element M2 to the total number of atoms of the total transition metal of the cathode active material particles may be 10.0 mol% or less.
일 실시예에 따르면, 양극 활물질 입자는 대략 구형일 수 있다. According to one embodiment, the cathode active material particles may be approximately spherical.
일 실시예에 따르면, 상기 고체 전해질 입자는 황화물계 고체 전해질 입자일 수 있다.According to one embodiment, the solid electrolyte particles may be sulfide-based solid electrolyte particles.
일 실시예에 따르면, 상기 황화물계 고체 전해질 입자는 적어도 황 및 리튬을 포함하고, 인(P), 규소(Si), 붕소(B), 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 인듐(In) 및 할로겐 원소로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the sulfide-based solid electrolyte particle includes at least sulfur and lithium, and at least one of phosphorus (P), silicon (Si), boron (B), aluminum (Al), germanium (Ge) , Gallium (Ga), indium (In), and a halogen element.
본 발명에 의하면, 양극 활물질 입자로 LCO 입자를 사용할 수 있으며, 또한 전고체형 리튬 이온 이차 전지의 방전 용량 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, LCO particles can be used as the cathode active material particles, and the discharge capacity and cycle characteristics of the high-voltage lithium ion secondary battery can be improved.
도 1은 일 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 양극 활물질 입자의 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 3은 양극층의 변형예를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 4는 상기 변형예에 따른 양극 활물질 입자의 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 5는 실시예 3에서 얻어진 양극 활물질 입자의 단면의 HAADF-STEM (고각 산란 환상 암시야 주사 투과 현미경) 상이다.
도 6은 실시예 3에서 얻어진 양극 활물질 입자의 시료 표면에서의 깊이와 각 원소 (O, Co, Ni)의 표면 밀도 (원자 %)와의 상관 관계를 나타내는 그래프 (강도 라인 프로파일)이다.
도 7은 통상적인 전고체형 리튬 이온 이차 전지의 계면 저항의 증대 상태를 나타내는 설명도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a lithium ion secondary battery according to one embodiment; FIG.
2 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a cathode active material particle according to one embodiment.
3 is an explanatory diagram schematically showing a modified example of the anode layer.
4 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a cathode active material particle according to the modified example.
5 is a view of HAADF-STEM (high-angle scattering cyclic obscuration night transmission microscope) of the cross section of the cathode active material particles obtained in Example 3. Fig.
6 is a graph (intensity line profile) showing the correlation between the depth of the cathode active material particles obtained in Example 3 on the sample surface and the surface density (atomic%) of each element (O, Co, Ni).
7 is an explanatory view showing an increase in interfacial resistance of a conventional high-tension lithium ion secondary battery.
이하에서 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
<1. 고체 전해질을 이용한 경우의 문제점><1. Problems in using a solid electrolyte>
먼저, 도 7를 참조하여, 고체 전해질을 이용한 경우의 문제점에 대해 설명한다. 도 7은 통상적인 리튬 이온 이차 전지(100) (이하, 「리튬 이온 이차 전지(100)」라고도 함)의 개략적인 구성을 나타내는 설명도이다.First, referring to Fig. 7, a problem in the case of using a solid electrolyte will be described. 7 is an explanatory view showing a schematic configuration of a conventional lithium ion secondary battery 100 (hereinafter also referred to as " lithium ion
리튬 이온 이차 전지 (100)는 양극층(110), 음극층(120) 및 고체 전해질층(130)이 적층된 구조를 갖는다. 양극층(110)은 양극 활물질 입자(111)와 황화물계 고체 전해질 입자(131) (이하 「고체 전해질 입자(131)」라고도 함)를 혼합한 혼합 입자로 구성된다. 마찬가지로, 음극층(120)은 음극 활물질 입자(121)와 고체 전해질 입자(131)를 혼합한 혼합 입자로 구성된다. 고체 전해질층(130)은 양극층(110) 및 음극층(120) 사이에 설치된다. 고체 전해질층(130)은 고체 전해질 입자(131)로 구성된다.The lithium ion
황화물계 고체 전해질을 이용한 리튬 이온 이차 전지(100)는 양극 활물질 및 전해질이 고체이기 때문에, 전해질로서 유기 전해액을 이용한 경우보다 전해질이 양극 활물질의 내부에 침투하기 어렵고, 양극 활물질과 전해질과의 계면의 면적이 감소하기 쉽기 때문에, 리튬 이온 및 전자의 이동 경로를 충분히 확보하는 것이 곤란하다. 따라서, 도 4와 같이 양극 활물질 입자(111)와 황화물계 고체 전해질 입자(131)를 혼합한 혼합 입자로 양극층(110)을 구성하고, 음극 활물질 입자(121)와 황화물계 고체 전해질 입자(131)를 혼합한 혼합 입자로 음극층(120)을 구성하도록 하고 있다. 이를 통해 활물질과 고체 전해질의 계면의 면적을 증대시키고 있다.Since the lithium ion
그러나, 상술한 바와 같이, 충전시 양극 활물질 입자(111)와 고체 전해질 입자(131)의 계면에서 반응이 일어나 고저항층(150)이 형성된다. 구체적으로는, 고저항층(150)은 양극 활물질 입자(111)의 표면에 존재하는 전이금속 원소와 산소 (원소) 및 고체 전해질 입자(131)의 표면에 존재하는 황 원소와의 반응(부작용)에 의하여 생성된다. 여기서, 「고저항층(150)」은 양극 활물질 입자(111)와 고체 전해질 입자(131)의 계면에 형성되는 저항 성분으로 이루어진 층이며, 양극 활물질 입자(111)의 내부나 황화물계 고체 전해질 입자(131)보다 리튬 이온이 이동할 때의 저항이 커지는 층을 의미한다. 따라서, 양극 활물질 입자(111)와 고체 전해질 입자(131)의 계면 저항이 증대하기 쉬워진다. 그리고, 양극 활물질 입자(111)와 고체 전해질 입자(131)의 계면의 면적을 증대시키면, 리튬 이온과 전자의 이동 경로를 확보할 수 있는 반면, 고저항층(150)이 형성되기 쉬워진다. 이 때문에, 양극 활물질 입자(111)에서 고체 전해질 입자(131)로의 리튬 이온의 이동이 고저항층(150)에 의해 저해된다. 그 결과, 리튬 이온 전도성이 저하되기 때문에, 리튬 이온 이차 전지(100)의 출력이 저하된다.However, as described above, a reaction occurs at the interface between the positive electrode
상기 문제 때문에, 지금까지 전고체형 리튬 이온 이차 전지의 양극 활물질 입자로서 Ni을 함유하는 양극 활물질 입자, 예를 들어 NCM 입자, NCA 입자가 사용되어 왔다. Ni을 포함 양극 활물질 입자는 황화물계 고체 전해질 사이에서 저항 성분을 생성하기 어렵기 때문이다.Due to the above problems, cathode active material particles containing Ni, for example, NCM particles and NCA particles have been used as cathode active material particles of a lithium ion secondary battery in the past. Because the positive electrode active material particles containing Ni are difficult to generate a resistance component between the sulfide-based solid electrolytes.
한편, 비수계 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 양극 활물질 입자로 LCO 입자가 알려져 있다. LCO 입자를 비수계 리튬 이온 이차 전지의 양극 활물질 입자로 사용하는 경우, 양극 활물질 층의 밀도(부피 밀도)를 높게 할 수 있다. 이 때문에, LCO 입자를 전고체형 리튬 이온 이차 전지에서도 사용하고자 하는 요구가 있다.On the other hand, LCO particles are known as positive electrode active material particles used in nonaqueous lithium ion secondary batteries. When the LCO particles are used as the positive electrode active material particles of the non-aqueous lithium ion secondary battery, the density (bulk density) of the positive electrode active material layer can be increased. For this reason, there is a demand for use of LCO particles in high-reactor type lithium ion secondary batteries.
그러나, LCO 입자를 전고체형 리튬 이온 이차 전지(100)의 양극 활물질 입자로 사용하는 경우, 상술한 고저항층(150)에 의한 계면 저항이 현저하게 증가하고, 그 결과, 방전 용량 및 사이클 특성이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다. 그래서, 양극 활물질 입자의 표면을 LiNbO3, Li4Ti5O12 또는 Al 화합물 등으로 피복하는 방법 등이 제안되었다. 그러나, 이러한 기술로도 여전히 방전 용량 및 사이클 특성에 대해 만족한 값을 얻을 수 없었다.However, when the LCO particles are used as the cathode active material particles of the lithium ion
<2. 본 발명에 의한 검토><2. Examination according to the present invention>
이에 본 발명자는 고저항층(150)의 생성을 억제하는 기술에 대해 예의 검토하였다. 그 결과, 본 발명자는 니켈 원자로 LCO 입자를 피복하는 것에 착상하였다. 니켈 원자는 황화물계 고체 전해질 사이에 고저항층(150)을 생성하기 어렵기 때문이다. 또한, 본 발명자는 피복 입자에 대한 추가 검토를 거듭하였다. 그 결과, 본 발명자는 피복 입자에 더 특정 원소 M1, M2를 도입하는 것에 상도하였다. 원소 M1의 도입 형태로는 원소 M1을 피복 입자에 포함시키는 (고용하는) 형태 등을 들 수 있다. 원소 M2의 도입 형태로는 피복 입자를 더욱 원소 M2로 피복하는 형태 등이 있다. 본 발명자는 이같은 연구 결과에 따라, 본 실시 형태에 따른 전고체형 리튬 이온 이차 전지에 상도하였다. 이하, 본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지에 대해 상세하게 설명한다.Therefore, the present inventors have studied the technique for suppressing the formation of the high-resistance layer (150). As a result, the present inventor conceived of coating LCO particles with nickel atoms. Nickel atoms are difficult to generate the high-
<3. 리튬 이온 이차 전지의 구성><3. Configuration of Lithium Ion Secondary Battery>
계속해서, 도 1을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(1)의 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.Next, the configuration of a lithium ion secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Fig. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a lithium ion
도 1에서 보는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(1)는 전고체형 리튬 이온 이차 전지이며, 양극층(10), 음극층(20), 양극층(10) 및 음극층(20) 사이에 설치되는 고체 전해질층(30)이 적층된 구조를 갖는다.1, the lithium ion
(3.1. (3.1. 양극층Anode layer (10))(10)
양극층(10)은 피복 입자(10a) 및 고체 전해질 입자(31)를 혼합한 혼합 입자를 포함한다. 피복 입자(10a)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 양극 활물질 입자(11)와 제 2 피복층(12)을 포함한다.The
(3.1.1. 양극 활물질 입자(11))(3.1.1 cathode active material particle 11)
양극 활물질 입자(11)는 LCO 입자(11a) 및 제 1 피복층(11b)를 포함한다. LCO 입자(11a)는 LCO로 이루어진 입자이다. LCO 입자(11a)의 형상은 대략 구형으로 되어 있다. LCO 입자(11a)는 피복 입자(10a)의 제작시에 불가피하게 LCO 입자(11a)에 혼입하는 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 피복층(11b)의 전구체의 소성시에, 니켈 원자가 제 1 피복층(11b)에서 LCO 입자(11a)로 이동한다. 따라서, LCO 입자(11a)는 니켈 원자를 포함하고 있을 수 있다.The positive electrode
또한, LCO 입자(11a)는 원소 M1을 포함할 수 있다 (즉, 고용하고 있을 수 있다). 원소 M1은 B, Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Tb, Hf, Ta 및 Pb로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소이다. 원소 M1은, 예를 들어 Mg, Al, 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소일 수 있다. 원소 M1의 함량은 LCO에 포함된 코발트 원자의 몰수에 대하여 10 mol% 이하이며, 또한, 후술하는 화학식 1을 만족하도록 결정된다.In addition, the
제 1 피복층(11b)은 LCO 입자(11a) 표면의 적어도 일부를 덮는다. 제 1 피복층(11b)은 적어도 니켈 원자를 포함한다. 제 1 피복층(11b)은 또한 리튬 원자, 산소 원자 및 원소 M1 중 적어도 1종 이상을 포함할 수도 있다. 니켈 원자, 리튬 원자 및 원소 M1의 함량 및 이들의 몰비는 후술하는 화학식 1을 만족하도록 결정될 수 있다.The
양극 활물질 입자(11) 전체의 조성은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The composition of the whole positive electrode
[화학식 1][Chemical Formula 1]
LixNiyCozM11-y-zO2 Li x Ni y Co z M1 1- y z O 2
화학식 (1)에서, M1은 상기 원소 M1이고, x, y, z는 0.5 < x < 1.2, 0 < y < 0.4, z > 0.6, y + z ≤ 1.0을 충족하는 값이다.In the formula (1), M1 is the above-mentioned element M1, and x, y and z are values satisfying 0.5 <x <1.2, 0 <y <0.4, z> 0.6 and y + z? 1.0.
또한, 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경은 5 ~ 35 μm이다. 여기서, 양극 활물질 입자(11)의 입경은 양극 활물질 입자(11)을 구체로 간주한 경우의 입경이다. 또한, 평균 입경은 양극 활물질 입자(11)의 입자 크기 D50 (중앙값 직경)이다. 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경이 5μm 미만이 되는 경우, 35μm 초과한 경우에 있어서도, 리튬 이온 이차 전지(1)의 방전 용량 및 사이클 특성이 저하될 수 있다.The average particle diameter of the positive electrode
여기서, 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경은 건식 입도 분포 측정 장치 (예를 들어, 닛키소 주식회사 마이크로 트랙 MT-3000II)에 의해 측정 가능하다. 후술하는 실시예에서는 이 장치를 이용하여 양극 활물질 입자(11) 등의 평균 입경을 측정하였다.Here, the average particle diameter of the cathode
양극 활물질 입자 (11)는 대략 구형일 수 있다. 이 경우, 전고체형 리튬 이온 이차 전지(1)의 방전 용량 및 사이클 특성이 더욱 향상될 수 있다.The positive electrode
또한, 양극 활물질 입자(11) 중의 니켈 원자와 코발트 원자와 몰비(mol ratio)는 양극 활물질 입자(11)의 표면에서 중심을 향해 연속적으로 변화할 수 있다. 구체적으로는, 니켈 원자의 표면 밀도(단위 면적당 원자수)는 양극 활물질 입자(11)(또는 피복 입자(10a))의 표면에서 측정면까지의 거리가 길수록 작아질 수 있다. 한편, 코발트 원자의 표면 밀도는 양극 활물질 입자(11)(또는 피복 입자(10a))의 표면에서 측정면까지의 거리가 길수록 커질 수 있다. 이러한 변화는 LCO 입자(11a)와 제 1 피복층(11b)와의 계면 및 그 근방의 영역에서 일어날 수 있다.The molar ratio of the nickel atoms to the cobalt atoms in the positive electrode
(3.1.2. 제 2 (3.1.2. 피복층Coating layer (12))(12)
제 2 피복층(12)은 제 1 피복층(11b)의 표면의 적어도 일부를 덮는다. 제 2 피복층(12)는 적어도 원소 M2를 포함한다. 원소 M2는 B, Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Tb, Hf, Ta 및 Pb로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 원소이다. 원소 M2는, 예를 들어 Al, Ti, Ga, Y, Zr, Nb, In, La, Ce로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종 이상의 원소일 수 있다.The
양극 활물질 입자(11)의 전체 전이 금속(예를 들면, 니켈 원자와 코발트 원자)의 총 원자수(전체 몰수)에 대한 원소 M2의 몰비는 10.0 mol% 이하일 수 있다. 또한, 제 2 피복층 (12)은 리튬 원자 및 산소 원자 중 적어도 1종 이상을 포함할 수도 있다. 위의 조성을 갖는 제 2 피복층(12)으로 양극 활물질 입자(11)을 피복함으로써, 리튬 이온 이차 전지(1)의 방전 용량 및 사이클 특성이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 원소 M2의 몰비의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 0.1 mol% 일 수 있다. 이 경우, 방전 용량 및 사이클 특성이 더욱 향상될 수 있다.The molar ratio of the element M2 to the total number of atoms (total number of moles) of the total transition metal (for example, nickel atom and cobalt atom) of the positive electrode
피복 입자(10a)는 상기의 구조를 가지고 있기 때문에, 고체 전해질 입자(31) 중의 황 원소와 양극 활물질 입자(11) 중의 전이 금속 원소와의 반응(부작용)이 억제되고, 또한, 리튬 이온 이차 전지(1)의 방전 용량 및 사이클 특성이 향상될 수 있다.Since the
또한, LCO 입자(11a)의 표면에 제 1 피복층(11b) 및 제 2 피복층 (12)이 형성되어있는 것은 예를 들어, 양극 활물질 입자(11) 피복층 (12)의 구조적 차이에 기인하는 콘트라스트의 차이를 이용한 현미경 사진 (전계 방출 형 주사 전자 현미경 (FE-SEM)과 투과 전자 현미경 (TEM) 이미지) 분석 등의 방법으로 확인할 수 있다. 후술하는 실시예에서는 HAADF-STEM에 의해 양극 활물질 입자(11)의 구조를 확인하였다.The reason why the
(3.1.3. 기타 첨가제)(3.1.3 Other additives)
양극층(10)은 양극 활물질 입자(11)뿐만 아니라, 예를 들면, 도전제, 결착제, 전해질, 필러, 분산제, 이온도전제 등의 첨가제가 적절히 선택되어 함유되어 있을 수 있다.The
상기 도전제로는, 예를 들면 흑연, 카본블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 금속분 등을 들 수 있으며, 상기 결착제로는, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리에틸렌 등을 들 수 있다. 상기 전해질로는, 후술하는 황화물계 고체 전해질 등을 들 수 있다. 또한, 상기 필러, 분산제, 이온도전제 등으로는 통상 리튬 이온 이차 전지의 전극에 사용되는 공지의 물질을 사용할 수 있다.Examples of the conductive agent include graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber and metal powder. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene And the like. Examples of the electrolyte include a sulfide-based solid electrolyte described later. In addition, as the filler, dispersant, ionic charge precursor and the like, conventionally known materials used for electrodes of lithium ion secondary batteries can be used.
(3.1.4. (3.1.4.
양극층(10)의The
도 3에 양극층(10)의 변형예를 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 변형예에 따른 양극층(10)은 양극 활물질 입자(11)와 고체 전해질 입자(31)를 포함한다. 양극 활물질 입자(11)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상술한 피복 입자(10a)로부터 제 2 코팅층(12)을 제외한 것이다. 후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 이 변형예에서도 방전 용량 및 사이클 특성이 향상될 수 있다.Fig. 3 shows a modified example of the
(3.2. (3.2. 음극층Cathode layer (20))(20)
(3.2.1 음극 활물질 입자(21))(3.2.1 anode active material particle (21))
본 실시 형태에 따른 음극층(20)에 포함되는 음극 활물질 입자(21)로는 리튬과 합금화 또는 리튬의 가역적인 흡장 및 방출이 가능한 물질이라면 특별히 제한되지 않는다.The negative electrode
음극 활물질 입자(21)로는 예를 들어, 리튬 금속, 리튬과 합금 가능한 금속, 전이금속 산화물, 비전이금속 산화물, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 및 탄소계 재료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.Examples of the anode
상기 리튬과 합금 가능한 금속은 예를 들어, Si, Sn, Al, In, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다.The lithium-alloyable metal may be selected from the group consisting of Si, Sn, Al, In, Ge, Pb, Bi, , A rare earth element or a combination element thereof and not Si), an Sn-Y alloy (Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a transition metal, a rare earth element, Or the like). The element Y may be at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Se, Te, Po, or a combination thereof.
상기 전이금속 산화물은 예를 들어, 텅스텐 산화물, 몰리브데늄 산화물, 티탄 산화물, 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다.The transition metal oxide may be, for example, tungsten oxide, molybdenum oxide, titanium oxide, lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, and the like.
상기 비전이금속 산화물은 예를 들어, SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다. The non-transition metal oxide may be, for example, SnO 2 , SiO x (0 <x <2) or the like.
상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질은 예를 들어 Si, SiO2, Si-Y 합금, Sn, SnO2, Sn-Y 합금 (여기서, 상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 11족 원소, 12족 원소, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다.Examples of the material capable of doping and dedoping lithium include Si, SiO 2 , Si-Y alloy, Sn, SnO 2 , Sn-Y alloy (where Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, A
상기 탄소계 재료로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 탄소계 재료로는 천연 흑연, 인조 흑연, 흑연 탄소섬유, 수지소성탄소, 열분해 기상 성장 탄소, 코크스, 메조카본마이크로비즈(MCMB), 푸르푸릴 알코올 수지 소성 탄소, 폴리아센, 피치계 탄소 섬유, 기상 성장 탄소섬유, 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물 등을 사용할 수 있다. 이들은 음극 활물질(201)로서 단독으로 이용하거나, 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다. The carbon-based material may be crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. Examples of the carbon-based material include natural graphite, artificial graphite, graphite carbon fiber, resin fired carbon, pyrolytic vapor grown carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), furfuryl alcohol resin fired carbon, polyacene, Vapor grown carbon fiber, soft carbon or hard carbon, mesophase pitch carbide, or the like can be used. These may be used alone as the negative electrode active material 201, or may be used by mixing two or more thereof.
상기 탄소계 재료는 무정형, 판상, 인편상(flake), 구형, 섬유형, 또는 이들의 조합일 수 있다.The carbon-based material may be amorphous, plate-like, flake, spherical, fibrous, or a combination thereof.
이러한 음극 활물질 입자(21)는 단독으로 이용될 수도 있고, 2 종 이상이 함께 사용될 수도 있다.These negative electrode
(2.2.2. 기타 첨가제)(2.2.2. Other additives)
또한, 음극층(20)은 음극 활물질 입자(21)의 입자 이외에, 예를 들면, 도전제, 결착제, 전해질, 필러, 분산제, 이온도전제 등의 첨가제가 적절히 선택되어 함유되어 있을 수 있다. 이러한 구체적인 예는 상술한 양극층(10)과 같은 물질을 들 수 있다.The
(3.3 고체 (3.3 solids 전해질층Electrolyte layer (30))(30)
본 실시 형태에 따른 고체 전해질층(30)은 고체 전해질 입자(31)를 포함한다. 고체 전해질 입자(31)는 황화물계 고체 전해질 입자일 수 있다. The
예를 들어, 고체 전해질 입자(31)는 황화물 고체 전해질 입자로서, 적어도 황 및 리튬을 포함하고, 인(P), 규소(Si), 붕소(B), 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 인듐(In) 및 할로겐 원소로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 이러한 조건을 충족하는 고체 전해질 입자(31), 즉 황화물계 고체 전해질은 리튬 이온 전도도가 다른 무기 화합물보다 높은 것으로 알려져 있다. 고체 전해질 입자(31)의 구체적인 예로는 Li2S와 P2S5이 있다. 다른 예로는, SiS2, GeS2, B2S3 등을 들 수 있다. 또한, 황화물 고체 전해질에는, Li2S-P2S5, SiS2, GeS2, B2S3 등의 조합으로부터 완성되는 무기 고체 전해질에 Li3PO4, 할로겐, 할로겐 화합물, LISICON, LIPON(Li3+yPO4-xNx), Thio-LISICON(Li3.25Ge0.25P0.75S4), Li2O-Al2O3-TiO2-P2O5(LATP) 등을 첨가한 무기 고체 전해질을 이용할 수 있다. 이들은 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한, 고체 전해질 입자(31)에는 적절히 Li3PO4나 할로겐, 할로겐 화합물 등이 첨가되어 있을 수도 있다.For example, the
황화물 고체 전해질 재료의 구체적인 예로는, Li2S-P2S5, Li2S-P2S5-LiX (X는 할로겐 원소), Li2S-P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S -P2S5-ZmSn (m, n은 양수, Z는 Ge, Zn 또는 Ga 중 하나), Li2S-GeS2, Li2S-SiS2-Li3PO4, Li2S-SiS2-LipMOq (p, q는 양수, M은 P, Si, Ge, B, Al, Ga 또는 In 중 하나) 등을 들 수 있다.Specific examples of the sulfide solid electrolyte material include Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -LiX (X is a halogen element), Li 2 S-P2S5-Li 2 O, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O- Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S-SiS 2 -LiCl, Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 S -P 2 S 5 -Z m S n (where m and n are positive numbers and Z is one of Ge, ), Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4, Li 2 S-SiS 2 -Li p MO q (p, q is a positive number, M is p, Si, Ge, B, Al , Ga or In), and the like.
일 실시예에 따르면, 고체 전해질(300)에서, 상기의 황화물 고체 전해질 재료 가운데, 적어도 구성 원소로서 황(S), 인(P) 및 리튬(Li)을 포함하는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 Li2S-P2S5을 포함하는 것을 이용할 수 있다.According to one embodiment, in the solid electrolyte 300, among the above-described sulfide solid electrolyte materials, those containing at least sulfur (S), phosphorus (P), and lithium (Li) can be used. Li 2 SP 2 S 5 can be used.
고체 전해질(300)을 형성하는 황화물 고체 전해질 재료로 Li2S-P2S5를 포함하는 것을 사용하는 경우, Li2S와 P2S5의 혼합 몰비는, 예를 들어, Li2S : P2S5 = 50 : 50 ~ 90 : 10의 범위에서 선택될 수 있다.In the case of using a material containing Li 2 S-P 2 S 5 as a sulfide solid electrolyte material for forming the solid electrolyte 300, the mixing molar ratio of Li 2 S and P 2 S 5 is, for example, Li 2 S: P 2 S 5 = 50: 50 to 90: 10.
고체 전해질(300)의 형상으로는, 예를 들어, 진구상, 타원구상 등의 입자 형상을 들 수 있다. 고체 전해질(300)의 입경은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 고체 전해질(300)의 평균 입경은 0.01 μm 이상, 30 μm 이하일 수 있고, 구체적으로 예를 들면 0.1 μm 이상, 20 μm 이하일 수 있다. 평균 입경은 상술한 바와 같이, 산란법 등에 의해 구해진 입자의 입도 분포의 개수 평균 직경을 나타낸다.Examples of the shape of the solid electrolyte 300 include particle shapes such as a pseudo-spherical shape and an elliptic spherical shape. The average particle diameter of the solid electrolyte 300 may be 0.01 占 퐉 or more and 30 占 퐉 or less, and may be specifically 0.1 占 퐉 or more and 20 占 퐉 or less, for example. The average particle diameter, as described above, represents the number average diameter of the particle size distribution obtained by the scattering method or the like.
<4. 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법><4. Manufacturing Method of Lithium Ion Secondary Battery>
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(1)의 구성에 대해 상세하게 설명했지만, 계속해서, 상술한 구성을 가지는 리튬 이온 이차 전지(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 리튬 이온 이차 전지(1)는 양극층(10), 음극층(20) 및 고체 전해질층(30)을 제작한 후에, 이러한 각 층을 적층함으로써 제조할 수 있다. 이하, 각 공정에 대하여 상술한다.The configuration of the lithium ion
(4.1. 양극 활물질 입자(11) 제조)(4.1 Preparation of positive electrode active material particles (11)
우선, 양극 활물질 입자(11)의 제조 방법을 설명한다. 양극 활물질 입자(11)의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 다음의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.First, a method for producing the positive electrode
탄산리튬(Li2CO3) 및 산화코발트(Co3O4)를 몰비 Li : Co = 1.00 : 1.00로 혼합한 후 공기를 취입하면서 소성한다. 여기서, 소성 온도는 예를 들어 950℃이며, 소성 시간은 예를 들어 4시간이다. 이에 의해, LCO 입자(10a)가 제조된다. 또한, LCO 입자에 원소 M1을 고용하는 경우, 탄산리튬(Li2CO3) 및 산화코발트(Co3O4)의 혼합물에 원소 M1을 포함하는 화합물을 더 혼합하여 소성하면 된다. 원소 M1을 포함하는 화합물은 원소 M1에 따라 다르지만, 원소 M1이 마그네슘인 경우, 예를 들어 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 사용될 수 있다.Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt oxide (Co 3 O 4 ) are mixed at a molar ratio of Li: Co = 1.00: 1.00 and then fired while blowing air. Here, the firing temperature is, for example, 950 占 폚, and the firing time is, for example, 4 hours. Thereby, the
이어서, 수산화리튬(LiOH), 수산화니켈(Ni(OH)2)과 원소 M1을 포함하는 화합물을 원하는 몰비로 혼합하여 혼합 분말을 준비한다. 여기서, 원소 M1을 포함하는 화합물은 원소 M1에 따라 다르지만, 원소 M1이 알루미늄인 경우, 수산화알루미늄(Al(OH)3)이 사용될 수 있다. 또한, 양극 활물질 입자(11) 중의 니켈 원자와 원소 M1의 몰비를 95 : 5로 하고 싶으면, 수산화리튬(LiOH), 수산화니켈(Ni(OH)2)과 원소 M1을 포함하는 화합물을 1.00 : 0.95 : 0.05의 몰비로 혼합하면 된다.Subsequently, lithium hydroxide (LiOH), nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) and a compound containing element M1 are mixed at a desired molar ratio to prepare a mixed powder. Here, the compound containing the element M1 differs depending on the element M1, but when the element M1 is aluminum, aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) may be used. If the molar ratio of the nickel atom to the element M1 in the cathode
이어서, 이 혼합 분말과 상기 LCO 입자(11a)를, 양극 활물질 입자(11) 중의 코발트 원자와 니켈 원자 및 원소 M1의 총 원자수와의 몰비가 원하는 몰비가 되도록 혼합한다. 이어서, 이 혼합 분말을 NOB-MINI (호소카와 미클론)을 이용하여 복합화한다. 이에 의해, LCO 입자(11a)의 표면에 제 1 피복층(11b)의 전구체가 담지된다. 이어서, 전구체 피복 LCO 입자를 산소를 취입하면서 소성한다. 소성 온도는 예를 들어 750?, 소성 시간은 예를 들어 4시간이다. 이에 의해 양극 활물질 입자(11)를 얻는다.The mixed powder and the
상기 공정에서 얻어진 양극 활물질 입자 (11)는 입도 분포를 가지고 있다. 그래서, 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경이 원하는 값이 되도록 분급을 실시할 수 있다. 양극 활물질 입자(11)는, 예를 들어 원심력형 분급 장치(예를 들어, 호소카와 미클론 사제 피코라인)을 이용하여, 임의의 평균 입경으로 분급하는 것이 가능하다. 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경은 건식 입도 분포 측정 장치 (예를 들어, 닛키소주식회사 마이크로트랙 MT-3000II)에 의해 측정 가능하다. 후술하는 실시예에서는 이러한 방법으로 평균 입경을 조절하였다.The cathode
(4.2. 제 2 (4.2.
피복층(12)의The
다음으로, 제 2 피복층(12)의 제조방법을 설명한다. 먼저, 리튬 알콕사이드(lithium alkoxide)와 원소 M2의 알콕사이드를 알코올(alcohol), 아세토아세트산 에틸 등의 유기 용매 및 물로 이루어진 용매 중에서 교반 혼합하여, 리튬 및 원소 M2의 알코올 용액(도포액)을 조제한다. 여기서, 원소 M2의 알콕사이드의 농도는 양극 활물질 입자(11) 내의 전체 전이 금속 (예를 들면, 니켈 원자와 코발트 원자)의 총 원자수에 대한 원소 M2의 몰비가 10.0 mol% 이하가 되도록 결정된다. 원소 M2의 몰비의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 0.1 mol %일 수 있다.Next, a manufacturing method of the
리튬 알콕사이드 및 원소 M2의 알콕사이드는, 리튬 및 원소 M2를 포함한 유기물(예를 들면 유기 리튬 등)과 알코올을 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 또한, 교반 혼합 시간은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 30분 정도 하면 된다. 또한, 아세트아세트산 에틸 등의 CH3-CO-CH2-CO-O-R의 구조를 갖는 화합물은, 상기 구조 중의 카르보닐기 2개가 킬레이트제처럼 작용해서, 불안정한 금속을 안정화시키는 효과가 있기 때문에, 여기에서는 원소 M2의 알콕사이드의 안정제로서 작용할 것이다.The lithium alkoxide and the alkoxide of the element M2 can be obtained by reacting an organic substance containing lithium and the element M2 (for example, organic lithium or the like) with an alcohol. The stirring mixing time is not particularly limited, but may be, for example, about 30 minutes. Further, a compound having a structure of CH3-CO-CH2-CO-OR such as ethyl acetoacetate has the effect of stabilizing an unstable metal by acting as a chelating agent in two carbonyl groups in the above structure. It will act as a stabilizer for the alkoxide.
다음으로, 도포액을 상술한 양극 활물질 입자(11)와 혼합한다. 이어서, 도포액 및 양극 활물질 입자(11)의 혼합 용액을 교반하면서 40? 정도로 가열함으로써 알코올 등의 용매를 모두 증발시킨다. 용매의 증발은 혼합 용액에 초음파를 조사하면서 실시한다. 이는 양극 활물질 입자(11)의 표면에 제 2 피복층(12)의 전구체를 담지할 수 있다.Next, the coating liquid is mixed with the cathode
또한, 양극 활물질 입자(11)의 입자 표면에 담지된 제 2 피복층(12)의 전구체를 소성한다. 이 때, 소성 온도를 400? 미만으로 할 수 있다. 소성 온도를 400℃ 미만으로 하여 제 2 피복층(12)을 비정질로 할 수 있다. 또한, 소성 시간은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 1 ~ 2 시간 정도로 하면 된다. 또한, 소성은 산소 가스를 취입하면서 실시한다. 산소 가스를 취입함으로써, 니켈을 포함한 양극 재료 내의 니켈의 환원을 억제하여 용량을 유지할 수 있다. 상기 공정에 의해, 제 2 피복층(12)을 양극 활물질 입자(11)의 표면에 피복시킬 수 있다. 즉, 피복 입자(10a)를 제작할 수 있다. 또한, 변형예에 따른 양극층(10)을 제조하는 경우, 제 2 피복층(12)의 제조 공정은 생략된다.Further, the precursor of the
(4.3 고체 전해질 입자(31)의 제조)(4.3) Preparation of Solid Electrolyte Particle (31)
고체 전해질 입자(31)의 제조 방법은 특별히 제한되지 않고 통상의 방법이 임의로 적용 가능하다. 예를 들면, 고체 전해질 입자(31)는 용융급냉법이나 기계적 밀링법(MM법)에 의해 제조 가능하다. 이하, 고체 전해질 입자(31)의 제조 방법의 일례로서 Li2S와 P2S5를 포함하는 고체 전해질 입자(31)의 제조 방법에 대해 설명한다.The production method of the
용융급냉법에 의한 경우에는, 예를 들어 Li2S와 P2S5를 소정량 혼합하여 펠렛 형태로 한 것을 진공 중에서 소정의 반응 온도에서 반응시킨 후 급냉함으로써, 황화물계 고체 전해질을 얻을 수 있다. 이 때의 반응 온도는 예를 들어 400℃ ~ 1000℃, 보다 구체적으로는 800℃ ~ 900℃일 수 있다. 또한, 반응 시간은 예를 들어 0.1시간 ~ 12시간, 보다 구체적으로는 1 ~ 12 시간일 수 있다. 또한, 상기 반응물의 급냉 온도는 보통 10℃ 이하, 구체적으로는 0℃ 이하일 수 있으며, 그 냉각 속도는 보통 1 ~ 10000 K/sec 정도, 구체적으로는 1 ~ 1000 K/sec일 수 있다.In the case of the melt quenching method, for example, a predetermined amount of Li 2 S and P 2 S 5 are mixed to form a pellet, which is reacted in a vacuum at a predetermined reaction temperature and quenched to obtain a sulfide-based solid electrolyte . The reaction temperature at this time may be, for example, 400 ° C to 1000 ° C, more specifically 800 ° C to 900 ° C. The reaction time may be, for example, 0.1 hour to 12 hours, more specifically 1 to 12 hours. The quenching temperature of the reactant may be generally 10 ° C or less, specifically 0 ° C or less, and the cooling rate may be usually about 1 to 10000 K / sec, specifically about 1 to 1000 K / sec.
MM법에 의한 경우에는, 예를 들어어 Li2S와 P2S5를 소정량 혼합하여 기계적 밀링법으로 소정 시간 반응시킴으로써, 황화물계 고체 전해질을 얻을 수 있다. 상기 원료를 이용한 기계적 밀링법은 실온에서 반응을 실시할 수 있다는 이점이 있다. MM법에 의하면, 실온에서 고체 전해질을 제조할 수 있기 때문에, 원료의 열분해가 일어나지 않고, 투입된 성분의 고체 전해질을 얻을 수 있다. MM법의 회전 속도 및 회전 시간은 특별히 한정되지 않는다. 다만, 회전 속도가 빠를수록 고체 전해질의 생성 속도가 빨라지고, 회전 시간이 길수록 고체 전해질로의 원료의 전환율이 높아질 수 있다.In the case of the MM method, for example, a predetermined amount of Li 2 S and P 2 S 5 are mixed and reacted for a predetermined time by mechanical milling to obtain a sulfide-based solid electrolyte. The mechanical milling method using the raw materials has an advantage that the reaction can be performed at room temperature. According to the MM method, since the solid electrolyte can be produced at room temperature, the solid electrolyte of the charged component can be obtained without pyrolysis of the raw material. The rotation speed and rotation time of the MM method are not particularly limited. However, the higher the rotation speed, the faster the production rate of the solid electrolyte, and the longer the rotation time, the higher the conversion rate of the raw material to the solid electrolyte.
그 후, 얻어진 고체 전해질을 소정의 온도에서 열처리한 후에 분쇄하여 고체 전해질 입자(31)로 한다. Li2S와 P2S5를 포함하는 황화물의 혼합비는 몰비로 통상 50 : 50 ~ 80 : 20, 구체적으로는 60 : 40 ~ 75 : 25 이다.Thereafter, the obtained solid electrolyte is subjected to heat treatment at a predetermined temperature and then pulverized to obtain solid electrolyte particles (31). The mixing ratio of the sulfides including Li 2 S and P 2 S 5 is usually in the range of 50:50 to 80:20, specifically 60:40 to 75:25 in terms of molar ratio.
(4.4. (4.4.
양극층(10)의The
피복 입자(10a) (또는 양극 활물질 입자(11)), 고체 전해질 입자(31) 및 각종 첨가제와의 혼합물을 용매에 첨가하여 슬러리 또는 페이스트상의 양극합제를 제조한다. 여기서, 용매는 양극합제의 제조에 사용할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 비극성 용매가 사용될 수 있다. 비극성 용매는 고체 전해질 입자(31)와 반응하기 어렵기 때문이다. 이어서, 얻어진 양극합제를 닥터 블레이드 등을 이용하여 집전체에 도포하고 건조한다. 이어서, 집전체 및 양극합제층을 압연롤 등으로 압밀화하여 양극층(10)을 얻는다.A mixture of the
이 때 사용할 수 있는 집전체로는, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 티타늄, 알루미늄, 또는 이들의 합금 등으로 이루어지는 판상체나 박상체 등을 들 수 있다. 또한, 집전체를 이용하지 않고, 양극합제를 펠렛 형태로 압밀화 성형하여 양극층(10)으로 해도 된다.The current collector that can be used in this case includes, for example, a plate or a thin body made of stainless steel, titanium, aluminum, an alloy thereof, or the like. Alternatively, the
(4.5. (4.5.
음극층(20)의The
음극층(20)의 제조 방법은 다음과 같다. 예를 들어, 상기 음극 활물질 입자(21), 고체 전해질 입자(31) 및 각종 첨가제와의 혼합물을 용매에 첨가하여 슬러리 또는 페이스트상의 음극합제를 제조한다. 여기서, 용매는 음극합제의 제조에 사용할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 비극성 용매가 사용될 수 있다. 비극성 용매는 고체 전해질 입자(31)와의 반응이 어렵기 때문이다. 이어서, 얻어진 음극합제를 닥터 블레이드 등을 이용하여 집전체에 도포하고 건조한다. 이어서, 집전체 및 음극합제층을 압연롤 등으로 압밀화하여 음극층(20)을 얻는다.A method of manufacturing the
이 때 사용할 수 있는 집전체로는, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 니켈 또는 이들의 합금 등으로 이루어지는 판상체나 박상체 등을 들 수 있다. 또한, 집전체를 이용하지 않고 상기 음극 활물질 입자(21)와 각종 첨가제와의 혼합물을 펠렛 형태로 압밀화 성형하여 음극층(20)으로 해도 된다. 또한, 음극 활물질 입자(21)로서 금속 또는 그 합금을 사용하는 경우, 금속 시트(호일)을 그대로 사용해도 된다.The current collector that can be used at this time may be, for example, a plate or a foil made of copper, stainless steel, nickel or an alloy thereof, or the like. Alternatively, the
(4.6 고체 (4.6 solids
전해질층(30)의The thickness of the
고체 전해질층(30)의 제조 방법은 다음과 같다. 고체 전해질 입자(31)를 예를 들어, 블라스트법, 에어로졸 증착법, 콜드 스프레이법, 스퍼터링법, 기상성장법(CVD), 용사법 등의 공지의 제막 방법을 사용하여 제막함으로써 고체 전해질층(30)을 제조할 수 있다. 또한, 고체 전해질 입자(31)와 용매와 바인더(결착제와 고분자 화합물 등)를 혼합한 용액을 도포한 후, 용매를 제거하고 제막화하는 방법을 이용해도 좋다. 또한, 고체 전해질 입자(31) 자체나 고체 전해질 입자(31)와 바인더(결착제나 고분자 화합물 등)나 지지체(고체 전해질층(30)의 강도를 보강시키고, 고체 전해질 입자(31) 자체의 단락을 방지하기 위한 재료 및 화합물 등)를 혼합한 전해질을 프레스하여 제막할 수 있다.A method for producing the
(4.7. 각 층의 적층)(4.7 lamination of each layer)
이상과 같이하여 얻어진 양극층(10), 고체 전해질층(30) 및 음극층(20)을 이 순서로 적층하고 프레스 등을 함으로써, 본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(1)를 제조 할 수 있다.The lithium ion
[[ 실시예Example ]]
다음으로, 본 실시 형태의 실시예에 대하여 설명한다. 물론, 본 발명은 다음의 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Next, an embodiment of the present embodiment will be described. Of course, the present invention is not limited to the following examples.
(1. (One. 실시예Example 1) One)
(1.1 양극 활물질 입자(11)의 제조)(1.1 Preparation of positive electrode active material particle 11)
탄산리튬과 코발트 산화물을 몰비 Li : Co = 1.00 : 1.00로 혼합한 후, 공기를 취입하면서 950℃에서 4시간 소성하였다. 이에 의해, LCO 입자(11a)를 얻었다. 이 LCO 입자(11a)의 평균 입경을 상술한 방법으로 측정한 결과, 평균 입경은 18μm이었다.Lithium carbonate and cobalt oxide were mixed at a molar ratio of Li: Co = 1.00: 1.00 and then fired at 950 ° C for 4 hours while blowing air. Thus,
이어서, 수산화리튬, 수산화니켈 및 수산화알루미늄을 몰비 Li : Ni : Al = 1.00 : 0.95 : 0.05로 혼합한 분말을 준비하였다. 이 혼합 분말과 상기 LCO 입자(11a)를, 코발트 원자와 니켈 원자 및 알루미늄 원자의 합계의 몰비가 Co : (Ni + Al) = 0.95 : 0.05이 되도록 혼합하였다.Next, a powder obtained by mixing lithium hydroxide, nickel hydroxide and aluminum hydroxide in a molar ratio of Li: Ni: Al = 1.00: 0.95: 0.05 was prepared. The mixed powder and the
이어서, 혼합 분말을 NOB-MINI (호소카와 미클론)을 이용하여 복합화하였다. 이에 의해, LCO 입자의 표면에 제 1 피복층(11b)의 전구체 (리튬-니켈-알루미늄 산화물의 전구체)가 담지되었다. 이어서, 이 전구체를 산소를 취입하면서 750℃에서 4시간 소성하였다. 이 소성에 의하여 양극 활물질 입자(11)를 얻었다. 양극 활물질 입자(11)의 조성은 LiCo0.95(Ni0.95Al0.05)0.05O2이 되었다. 이 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경을 상술한 방법으로 측정한 결과, 평균 입경은 19μm이었다.Subsequently, the mixed powder was compounded by using NOB-MINI (Hosokawa microclone). As a result, the precursor of the
(1.2 고체 전해질 입자(31)의 제조)(1.2 Preparation of Solid Electrolyte Particles 31)
Li2S와 P2S5를 80/20의 몰비로 기계적 밀링 처리(MM 처리)에 의해 혼합시킴으로써, 고체 전해질 입자(31)를 얻었다. 고체 전해질 입자(31)의 평균 입경(D50)은 10μm이었다. 여기서, 평균 입경은 고체 전해질 입자(31)의 이차 입자의 평균 입경이다. 또한, 평균 입경의 측정시 이차 입자는 구형으로 간주하였다.Li 2 S and P 2 S 5 were mixed at a molar ratio of 80/20 by mechanical milling (MM treatment) to obtain
(1.3 리튬 이온 이차 전지의 제조)(1.3 Production of lithium ion secondary battery)
이하의 공정으로, 리튬 이온 이차 전지(1)를 제조하였다. 또한, 이하의 공정은 모두 불활성 가스 분위기 하에서 이루어졌다. 양극 활물질 입자(11), 고체 전해질 입자(31), 및 도전제로서 카본 블랙 분말을 60 / 35 / 5의 질량비로 유발을 이용하여 균일하게 될 때까지 혼합하였다. 이에 의해, 양극합제를 얻었다. 이 양극합제 30mg을 성형 지그 중에 삽입하고 2 ton/cm2로 프레스 성형하여 양극합제를 펠렛화하였다. 그리고 펠렛화된 양극합제를 스테인레스 집전체 상에 적층시킴으로써 양극층(10)을 제조하였다.The lithium ion
이어서, 100mg의 고체 전해질 입자(31)를 성형 지그 중에 삽입하고 2 ton/cm2로 프레스 성형하여 고체 전해질층(30)을 제조하였다. 이 성형 지그 중에 상기 양극층을 삽입하고 2 ton/cm2로 프레스 성형하여 고체 전해질층(30)과 양극층(10)을 일체화시켰다.Subsequently, 100 mg of the
이어서, 고체 전해질층(30)이 양극층(10)과 음극층(20)에 협지되도록 성형 지그 중에 부극합제로서 흑연 분말(80?에서 24시간 진공 건조한 것) 30.0mg을 삽입하고, 4 ton/cm2로 프레스 성형하였다. 이에 의해, 고체 전해질층(30)과 음극층(20)을 일체화시켰다. 이상의 공정에 의해, 시험용 셀을 얻었다.Subsequently, 30.0 mg of graphite powder (vacuum-dried at 80 占 폚 for 24 hours) as a negative electrode mixture was inserted into the molding jig so that the
(1.4 사이클 수명 시험)(1.4 cycle life test)
얻어진 시험용 셀을 이용하여 실온(25?)에서 0.05C 정전류 충방전 사이클 시험을 실시하였다. 구체적으로는, 시험용 셀을 25℃에서 0.05C의 정전류로 상한 전압 4.2V까지 충전하고, 방전 종지 전압 2.5V까지 방전하는 충방전 사이클을 50사이클 반복하였다. 그리고, 첫번째 사이클의 방전 용량(초기 용량)에 대한 50번째 사이클의 방전 용량의 비율을 방전 용량 유지율로 하였다. 방전 용량 유지율은 사이클 특성을 나타내는 파라미터이며, 이 값이 클수록 사이클 특성이 우수하다.The obtained test cell was subjected to a constant current charge / discharge cycle test at a room temperature (25 DEG C) at 0.05C. Specifically, the charge / discharge cycle in which the test cell was charged at a constant current of 0.05 C at a temperature of 25 DEG C to the upper limit voltage of 4.2 V and discharging to the discharge end voltage of 2.5 V was repeated for 50 cycles. The ratio of the discharge capacity in the 50th cycle to the discharge capacity (initial capacity) in the first cycle was defined as the discharge capacity retention rate. The discharge capacity retention rate is a parameter showing the cycle characteristics. The larger the value, the better the cycle characteristics.
(2. (2. 실시예Example 2) 2)
수산화리튬, 수산화니켈 및 수산화알루미늄의 혼합 분말과 LCO 입자(11a)를, 코발트와 니켈과 알루미늄의 합계의 몰비가 Co : (Ni + Al) = 0.90 : 0.10이 되도록 혼합하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다. 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경은 20μm이었다.A mixed powder of lithium hydroxide, nickel hydroxide and aluminum hydroxide and
(3. (3. 실시예Example 3) 3)
이하의 처리를 실시하여, 피복 입자(11a)를 제조하고, 피복 입자(11a)를 이용하여 시험용 셀을 제조하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다.The following process was carried out to prepare
(3.1 피복 입자(10a)의 제작)(3.1 Preparation of
리튬 메톡시드 메탄올(lithium methoxide methanol) 10% 용액과 지르코늄(IV) 프로폭시드(Zr(IV) propoxide)를, 이소프로판올(isopropyl alcohol) 용액 중에서 30분 혼합하여, 지르코늄(IV) 프로폭시드를 리튬 메톡시드 메탄올 용액에 용해시켰다. 이에 의해, 혼합 용액을 제조 하였다. 이어서, 혼합 용액에 실시예 1에서 제조된 양극 활물질 입자(11)를 투입하였다.A 10% solution of lithium methoxide methanol and zirconium (IV) propoxide were mixed in an isopropyl alcohol solution for 30 minutes to convert the zirconium (IV) propoxide to lithium Methoxide in methanol solution. Thus, a mixed solution was prepared. Then, the cathode
여기서, 지르코늄 (IV) 프로폭시드에 포함된 지르코늄 원자의 몰수를 n1, 양극 활물질 입자(11) 중의 전체 전이 금속 (실시예 3에서는 니켈 원자와 코발트 원자)의 총 원자수(전체 몰수)를 n2로 했을 때, n1 및 n2의 비율이 (즉, n1 / n2 * 100의 값이) 0.5 mol%가 되도록 혼합 용액의 농도 및 양극 활물질 입자(11)의 투입량을 조제하였다.Here, the number of moles of the zirconium atom contained in the zirconium (IV) propoxide is n1, the total number of atoms (total number of moles) of the total transition metal (nickel and cobalt atoms in Example 3) in the positive electrode
이어서, 얻어진 혼합 용액을 40℃로 가열하여 교반하면서 용매를 모두 증발시켰다. 용매의 증발은, 혼합 용액에 초음파를 조사하면서 실시하였다. 이에 의해, 양극 활물질 입자(11)의 표면에 제 2 피복층(12)의 전구체 (즉, 리튬-지르코늄 산화물의 반응 전구체)가 담지되었다. 또한, 양극 활물질 입자(11)의 표면에 담지된 리튬-지르코늄 산화물의 전구체를 산소를 취입하면서 350℃에서 1시간 소성하였다. 이에 의해, 실시예 3에 따른 피복 입자(10a)를 얻었다. 실시예 3의 제 2 피복층(12)은 리튬-지르코늄 산화물로 구성된다. 또한, 지르코늄(IV) 프로폭시드에 포함된 지르코늄의 몰수를 n1, 양극 활물질 입자(11) 중의 전체 전이 금속의 총 원자수를 n2라고 했을 때, n1 및 n2의 비율이 0.5 mol%가 된다. 이 피복 입자(10a)의 평균 입경을 상술한 방법으로 측정한 결과, 평균 입경은 19μm이었다.Then, the obtained mixed solution was heated to 40 캜 and stirred while evaporating all of the solvent. The evaporation of the solvent was carried out while irradiating ultrasonic waves to the mixed solution. Thus, the precursor of the second coating layer 12 (that is, the reaction precursor of the lithium-zirconium oxide) was supported on the surface of the positive electrode
이하, 제 2 피복층(12) 중의 원소 M2 (실시예 3에서는 지르코늄)의 몰 수 n1과 양극 활물질 입자(11) 중의 전체 전이 금속 원자 (실시예 3에서는 니켈 원자와 코발트 원자)의 총 원자수 n2의 비율을 「제 2 피복층(12)의 피복량」이라고도 한다.Hereinafter, the molar number n1 of the element M2 (zirconium in the third embodiment) in the
실시예 3에서 얻어진 코팅 입자(10a)의 HAADF-STEM 상을 도 5에 나타낸다. 도 5의 피복 입자(10a)는, 제 2 피복층(12) (도 5에서는 「Zr 피복층」으로 표기) 상에 더욱 보호막이 형성되어 있다. 또한, 도 5에서 제 1 피복층(11b)는 「NCA 층」으로 표기되어 있다. 도 5에서 보는 바와 같이, 실시예 1, 3의 제조 방법에 의해 LCO 입자(11a)에 제 1 피복층(11a) 및 제 2 피복층(12)이 코팅된 것을 알 수 있다. 또한, 피복 입자(10a) 전체를 HAADF-STEM으로 관찰한 결과, 피복 입자(10a)는 대략 구형인 것이 확인되었다.The HAADF-STEM image of the coating particle (10a) obtained in Example 3 is shown in Fig. 5 has a protective film formed on the second coating layer 12 (denoted by "Zr coating layer" in FIG. 5). In Fig. 5, the
또한, 도 5의 두께 방향의 원소 분포를 EELS (전자선 에너지 손실 분광법)에 의해 측정하였다. 측정 장치는 (Gatan사의 863GIF Tridiem)를 사용하였다. 이 결과, 도 6에 나타낸 강도 라인 프로파일을 얻었다. 도 6의 가로축은 보호막의 표면에서 측정면까지의 거리 (깊이)를 나타내고, 세로축은 측정면의 각 원소의 영역 밀도(강도)를 나타낸다. 도 6에서 보는 바와 같이, 니켈 원자의 표면 밀도는 피복 입자(10a)의 표면에서 측정면까지의 거리가 길수록 작아진다. 한편, 코발트 원자의 표면 밀도는 피복 입자(10a)의 표면에서 측정면까지의 거리가 길수록 커진다. 이러한 변화는 LCO 입자(11a)와 제 1 피복층(11b)의 계면 및 그 근방의 영역에서 일어나고 있다. 이러한 농도 구배는 제 1 피복층(11b)의 전구체를 소성할 때 발생하는 것으로 추정된다. 즉, 소성에 의해 제 1 피복층(11b)의 전구체 중의 니켈 원자가 LCO 입자(11a) 내로 이동하고, LCO 입자(11a) 내의 코발트 원자가 제 1 피복층(11b)의 전구체 중으로 이동한다.The element distribution in the thickness direction in Fig. 5 was measured by EELS (electron beam energy loss spectroscopy). The measuring device (Gatan 863GIF Tridiem) was used. As a result, the strength line profile shown in Fig. 6 was obtained. The horizontal axis in Fig. 6 represents the distance (depth) from the surface of the protective film to the measurement surface, and the vertical axis represents the area density (intensity) of each element on the measurement surface. As shown in Fig. 6, the surface density of the nickel atom becomes smaller as the distance from the surface of the
(4. (4. 실시예Example 4) 4)
수산화리튬 및 수산화니켈을 몰비 Li : Ni = 1.0 : 1.0로 혼합한 분말을 준비하였다. 이 혼합 분말과 상기 LCO 입자(11a)를, 코발트 원자와 니켈 원자의 몰비가 Co : Ni = 0.95 : 0.05이 되도록 혼합하였다. 그 이외는 실시예 3과 동일한 처리를 실시하였다. 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경은 18μm이었다.Lithium hydroxide and nickel hydroxide were mixed at a molar ratio of Li: Ni = 1.0: 1.0. The mixed powder and the LCO particles (11a) were mixed so that the molar ratio of cobalt atoms to nickel atoms was Co: Ni = 0.95: 0.05. Other than that, the same treatment as in Example 3 was carried out. The average particle diameter of the positive electrode
(5. (5. 실시예Example 5) 5)
지르코늄(IV) 프로폭시드 대신 알루미늄(Al)(III) 프로폭시드를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 공정으로 코팅 입자(11a)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 3과 동일하게 하였다.Except that aluminum (Al) (III) propoxide was used in place of zirconium (IV) propoxide, coating particles (11a) were prepared in the same manner as in Example 3. The procedure of Example 3 was otherwise modified.
(6. (6. 실시예Example 6) 6)
리튬 메톡시드 메탄올 10% 용액과 란탄(La)(III) 프로폭시드를, 테트라하이드로퓨란 및 아세토아세트산 에틸의 혼합 용액 중에서 30분 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 처리를 실시하였다.The same treatment as in Example 3 was conducted except that a 10% solution of lithium methoxide methanol and a solution of lanthanum (La) (III) propoxide were mixed in a mixed solution of tetrahydrofuran and ethyl acetoacetate for 30 minutes.
(7. (7. 실시예Example 7) 7)
지르코늄(IV) 프로폭시드 대신 이트륨(Y)(III) 프로폭시드를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 공정으로 코팅 입자(11a)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 3과 동일하게 하였다.Except that yttrium (Y) (III) propoxide was used in place of zirconium (IV) propoxide, coating particles (11a) were prepared in the same manner as in Example 3. The procedure of Example 3 was otherwise modified.
(8. (8. 실시예Example 8) 8)
리튬 메톡시드 메탄올 10% 용액과 세륨(Ce)(IV) 프로폭시드를, 테트라하이드로퓨란 및 아세토아세트산 에틸의 혼합 용액 중에서 30분 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 처리를 실시하였다.The same treatment as in Example 3 was conducted except that a 10% solution of lithium methoxide methanol and a solution of cerium (IV) propoxide were mixed in a mixed solution of tetrahydrofuran and ethyl acetoacetate for 30 minutes.
(9. (9. 실시예Example 9) 9)
지르코늄(IV) 프로폭시드 대신 갈륨(Ga)(III) 프로폭시드를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 공정으로 코팅 입자(11a)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 3과 동일하게 하였다.
(10. (10. 실시예Example 10) 10)
지르코늄(IV) 프로폭시드 대신 인듐(In)(III) 프로폭시드를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 공정으로 코팅 입자(11a)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 3과 동일하게 하였다.
(11. (11. 실시예Example 11) 11)
지르코늄(IV) 프로폭시드 대신 티타늄(Ti)(IV) 프로폭시드를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 공정으로 코팅 입자(11a)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 3과 동일하게 하였다.(11a) was prepared in the same manner as in Example 3, except that titanium (Ti) (IV) propoxide was used instead of zirconium (IV) propoxide. The procedure of Example 3 was otherwise modified.
(12. (12. 실시예Example 12) 12)
지르코늄(IV) 프로폭시드 대신 니오브(Nb)(V) 프로폭시드를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 공정으로 코팅 입자(11a)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 3과 동일하게 하였다.Except that niobium (Nb) (V) propoxide was used in place of zirconium (IV) propoxide, the
(13. (13. 실시예Example 13) 13)
실시예 1에서 제조된 양극 활물질 입자(11)를 분급하여 평균 입경이 9.0μm인 양극 활물질 입자(11)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다.The cathode
(14. (14. 실시예Example 14) 14)
실시예 1에서 제조된 양극 활물질 입자(11)를 분급하여 평균 입경이 32μm인 양극 활물질 입자(11)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다.The cathode
(15. (15. 실시예Example 15) 15)
이하의 공정에 따라 양극 활물질 입자(11)를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다. 우선, 탄산리튬, 산화코발트, 수산화마그네슘을 몰비 Li : Co : Mg = 1.00 : 0.99 : 0.01로 혼합한 후 공기를 취입하면서 950℃에서 4시간 소성하였다. 이에 의해, 마그네슘 원자가 고용한 LCO 입자(11a)를 얻었다. 마그네슘 원자는 원소 M1에 해당한다. 이 LCO 입자(11a)의 평균 입경을 상술한 방법으로 측정한 결과, 평균 입경은 19μm이었다.The same process as in Example 1 was performed except that the cathode
이어서, 수산화리튬, 수산화니켈 및 수산화알루미늄을 몰비 Li : Ni : Al = 1.00 : 0.95 : 0.05로 혼합한 분말을 준비하였다. 이 혼합 분말과 상기 LCO 입자(11a)를, 코발트 원자 및 마그네슘 원자의 총 원자수와 니켈 원자 및 알루미늄 원자의 총 원자수와의 몰비가 (Co + Mg) : (Ni + Al) = 0.95 : 0.05 가 되도록 혼합하였다.Next, a powder obtained by mixing lithium hydroxide, nickel hydroxide and aluminum hydroxide in a molar ratio of Li: Ni: Al = 1.00: 0.95: 0.05 was prepared. (Co + Mg): (Ni + Al) = 0.95: 0.05 (molar ratio) of the total number of atoms of the cobalt atom and the magnesium atom to the total number of atoms of the nickel atom and the aluminum atom, .
이어서, 혼합 분말을 NOB-MINI (호소카와 미클론)을 이용하여 복합화하였다. 이에 의해, LCO 입자의 표면에 제 1 피복층(11b)의 전구체 (리튬-니켈-알루미늄 산화물의 전구체)가 담지되었다. 이어서, 이 전구체를 산소를 취입하면서 750℃에서 4시간 소성하였다. 이 소성에 의해 양극 활물질 입자(11)를 얻었다. 양극 활물질 입자(11)의 조성은 Li(Co0.99Mg0.01)0.95(Ni0.95Al0.05)0.05O2이 되었다. 이 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경을 상술한 방법으로 측정한 결과, 평균 입경은 19μm이었다.Subsequently, the mixed powder was compounded by using NOB-MINI (Hosokawa microclone). As a result, the precursor of the
(16. (16. 실시예Example 16) 16)
수산화리튬 및 수산화니켈을 몰비 Li : Ni = 1.0 : 1.0로 혼합한 분말을 준비하였다. 이어 서, 코발트 원자 및 마그네슘 원자의 총 원자수와 니켈 원자의 원자수와의 몰비가 (Co + Mg) : Ni = 0.95 : 0.05이 되도록 혼합하였다. 그 이외는 실시예 15와 동일한 처리를 실시하였다. 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경은 21μm이었다.Lithium hydroxide and nickel hydroxide were mixed at a molar ratio of Li: Ni = 1.0: 1.0. Then, the molar ratio of the total atom number of the cobalt atom and the magnesium atom to the atom number of the nickel atom was (Co + Mg): Ni = 0.95: 0.05. Other than that, the same treatment as in Example 15 was carried out. The average particle diameter of the positive electrode
(17. (17. 실시예Example 17) 17)
수산화리튬, 수산화니켈 및 수산화알루미늄의 혼합 분말과 LCO 입자(11a)를, 코발트와 니켈과 알루미늄의 합계의 몰비가 Co : (Ni + Al) = 0.70 : 0.30이 되도록 혼합하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다. 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경은 21μm이었다.A mixed powder of lithium hydroxide, nickel hydroxide and aluminum hydroxide and
(18. (18. 실시예Example 18) 18)
제 2 피복층(12)의 피복량을 0.1 mol%로 하고, 나머지는 실시예 3과 동일한 처리를 실시하였다.The coating amount of the
(19. (19. 실시예Example 19) 19)
제 2 피복층(12)의 피복량을 10.0 mol%로 하고, 나머지는 실시예 3과 동일한 처리를 실시하였다.The coating amount of the
(20. (20. 실시예Example 20) 20)
수산화리튬, 수산화니켈 및 수산화 망간을 몰비 Li : Ni : Mn = 1.00 : 0.80 : 0.20로 혼합 한 분말을 준비하였다. 이 혼합 분말과 상기 LCO 입자(11a)를, 코발트와 니켈과 망간의 합계의 몰비가 Co : (Ni + Mn) = 0.95 : 0.05이 되도록 혼합하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다. 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경은 20μm이었다.A mixture of lithium hydroxide, nickel hydroxide and manganese hydroxide in a molar ratio of Li: Ni: Mn = 1.00: 0.80: 0.20 was prepared. The mixed powder and the
(21. (21. 비교예Comparative Example 1) One)
실시예 1에서 제조한 LCO 입자(11a)를 양극 활물질 입자(11)로 하고, 나머지는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다.The LCO particles (11a) prepared in Example 1 were used as the cathode active material particles (11), and the remainder was treated in the same manner as in Example 1.
(22. (22. 비교예Comparative Example 2) 2)
실시예 1에서 제조한 LCO 입자(11a)의 표면에 실시예 3과 동일한 제 2 피복층(11b)을 형성하였다. 이에 의해 제조된 피복 입자를 이용하여 시험용 셀을 제작하고, 나머지는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다.The same
(23. (23. 비교예Comparative Example 3) 3)
평균 입경 15μm의 NCM 입자를 준비하여 이를 양극 활물질 입자(11)로 하고, 나머지는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다.NCM particles having an average particle diameter of 15 mu m were prepared and used as the cathode
(24. (24. 비교예Comparative Example 4) 4)
수산화리튬, 수산화니켈 및 수산화알루미늄의 혼합 분말과 LCO 입자(11a)를, 코발트와 니켈과 알루미늄의 합계의 몰비가 Co : (Ni + Al) = 0.50 : 0.50이 되도록 혼합하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다.A mixed powder of lithium hydroxide, nickel hydroxide and aluminum hydroxide and LCO particles (11a) were mixed so that the molar ratio of cobalt and nickel to aluminum was Co: (Ni + Al) = 0.50: 0.50. Except for this, the same treatment as in Example 1 was carried out.
(25. (25. 비교예Comparative Example 5) 5)
제 2 피복층(12)의 피복량을 15.0 mol%로 한 것 외에는, 실시예 3과 동일한 처리를 실시하였다.The same treatment as in Example 3 was carried out except that the coating amount of the
(26. (26. 비교예Comparative Example 6) 6)
실시예 1에서 제조된 양극 활물질 입자(11)을 분급하여 평균 입경이 3.0μm인 양극 활물질 입자(11)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다.The cathode
(27. (27. 비교예Comparative Example 7) 7)
실시예 1에서 제조된 양극 활물질 입자(11)을 분급하여 평균 입경이 43.0μm인 양극 활물질 입자(11)를 제조하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 처리를 실시하였다.The cathode
실시예 1 ~ 20 및 비교예 1 ~ 7에 따른 양극 활물질 입자(11)의 구성을 표 1에, 제 2 피복층(12)의 구성을 표 2에, 평가를 표 3에 각각 정리하여 나타낸다.The structures of the positive electrode
[표 1] [Table 1]
[표 2] [Table 2]
[표 3] [Table 3]
표 1 - 3에 따르면, 본 실시 형태의 양극 활물질 입자(11) 또는 피복 입자(10a)를 갖는 실시예 1 ~ 20은 비교예 1 ~ 7보다 방전 용량 및 사이클 특성이 현저하게 개선된 것이 확인되었다.According to Tables 1 to 3, it was confirmed that Examples 1 to 20 having the cathode
즉, 실시예 1 ~ 20 및 비교예 1, 2를 비교하면 양극 활물질 입자(11)는 적어도 제 1 피복층(11b)을 가지고 있을 필요가 있는 것으로 나타났다. 또한, 실시예 1 ~ 20 및 비교예 3, 4를 비교하면 양극 활물질 입자(11)의 조성은 화학식 1을 충족해야 하는 것으로 나타났다. 또한, 실시예 1 ~ 20 및 비교예 5를 비교하면 제 2 코팅층(12)을 양극 활물질 입자(11)의 표면에 형성하는 경우, 그 피복량은 10.0 mol% 이하이어야 하는 것이 나타났다. 또한, 실시예 1 ~ 20 및 비교예 6, 7를 비교하면 양극 활물질 입자(11)의 평균 입경은 5 ~ 35 μm일 필요가 있는 것으로 나타났다.That is, when comparing Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 and 2, it was found that the positive electrode
이상 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 이에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to these examples. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. .
1…리튬 이온 이차 전지
10…양극층
10a…피복 입자
11…양극 활물질 입자
11a…LCO 입자
11b…제 1 피복층
12…제 2 피복층
20…음극층
21…음극 활물질 입자
30…전해질층
31…고체 전해질 입자One… Lithium ion secondary battery
10 ... Anode layer
10a ... Coated particle
11 ... Cathode active material particle
11a ... LCO particles
11b ... The first coating layer
12 ... The second coating layer
20 ... Cathode layer
21 ... Anode active material particle
30 ... Electrolyte layer
31 ... Solid electrolyte particles
Claims (15)
상기 양극 활물질 입자는,
리튬 코발트 산화물 입자;
니켈 원자를 포함하고, 상기 리튬 코발트 산화물 입자의 적어도 일부를 덮는 제 1 피복층; 및
B, Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Tb, Hf, Ta 및 Pb로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소 M1;
을 포함하는 전고체형 리튬 이온 이차 전지.A lithium ion secondary battery comprising: a positive electrode including a positive electrode active material particle and solid electrolyte particles contacting the positive electrode active material particle,
The positive electrode active material particles,
Lithium cobalt oxide particles;
A first coating layer containing a nickel atom and covering at least a part of the lithium cobalt oxide particles; And
Ba, Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, La, At least one element M1 selected from the group consisting of Tb, Hf, Ta and Pb;
Lithium ion secondary battery.
상기 제 1 피복층은 리튬 원자, 산소 원자 및 상기 원소 M1과 동일한 원소 중 1종 이상을 더 포함하는 전고체형 리튬 이온 이차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the first coating layer further comprises at least one element selected from the group consisting of a lithium atom, an oxygen atom and the same element as the element M1.
상기 양극 활물질 입자의 전체 조성은 하기 화학식 1로 표시되는 전고체형 리튬 이온 이차 전지:
[화학식 1]
LixNiyCozM11-y-zO2
상기 화학식 (1)에서,
M1은 상기 원소 M1이고, x, y, z는 0.5 < x < 1.2, 0 < y < 0.4, z > 0.6, y + z ≤ 1.0을 충족하는 값이다.The method according to claim 1,
Wherein the total composition of the positive electrode active material particles is represented by the following Formula 1:
[Chemical Formula 1]
Li x Ni y Co z M1 1- y z O 2
In the above formula (1)
M1 is the element M1, and x, y, and z are values satisfying 0.5 <x <1.2, 0 <y <0.4, z> 0.6, and y + z? 1.0.
상기 양극 활물질 입자의 평균 입경은 5 ~ 35 μm인 전고체형 리튬 이온 이차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the average particle diameter of the positive electrode active material particles is 5 to 35 占 퐉.
상기 원소 M1은 Mg, Al 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소인 전고체형 리튬 이온 이차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the element M1 is at least one element selected from the group consisting of Mg, Al and Mn.
상기 양극 활물질 입자 중의 니켈 원자 및 코발트 원자의 몰비는, 상기 양극 활물질 입자의 표면에서 중심을 향해 연속적으로 변화하고 있는 전고체형 리튬 이온 이차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the molar ratio of the nickel atoms and the cobalt atoms in the positive electrode active material particles continuously changes from the surface of the positive electrode active material particles toward the center thereof.
상기 원소 M1은 상기 리튬 코발트 산화물 입자에 포함되는 전고체형 리튬 이온 이차 전지.The method according to claim 1,
And the element M1 is contained in the lithium cobalt oxide particles.
상기 양극 활물질 입자는 상기 제 1 피복층의 적어도 일부를 덮는 제 2 코팅층을 더 포함하고,
상기 제 2 피복층은 B, Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Tb, Hf, Ta 및 Pb로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소 M2를 포함하는 전고체형 리튬 이온 이차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material particle further comprises a second coating layer covering at least a part of the first coating layer,
The second coating layer may be formed of at least one selected from the group consisting of B, Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, In, Sn, , Pr, Eu, Tb, Hf, Ta, and Pb.
상기 양극 활물질 입자 내의 전체 전이 금속의 총 원자수에 대한 상기 원소 M2의 몰비가 10.0 mol% 이하인 전고체형 리튬 이온 이차 전지.9. The method of claim 8,
Wherein the molar ratio of the element M2 to the total number of atoms of the total transition metals in the positive electrode active material particles is 10.0 mol% or less.
상기 원소 M2는 Al, Ti, Ga, Y, Zr, Nb, In, La, 및 Ce로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소인 전고체형 리튬 이온 이차 전지.9. The method of claim 8,
Wherein the element M2 is at least one element selected from the group consisting of Al, Ti, Ga, Y, Zr, Nb, In, La and Ce.
상기 양극 활물질 입자는 구형인 전고체형 리튬 이온 이차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the positive electrode active material particles are spherical.
상기 고체 전해질 입자는 황화물계 고체 전해질 입자인 전고체형 리튬 이온 이차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the solid electrolyte particle is a sulfide-based solid electrolyte particle.
상기 황화물 고체 전해질은 적어도 황 및 리튬을 포함하고,
인(P), 규소(Si), 붕소(B), 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 인듐(In) 및 할로겐 원소로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 전고체형 리튬 이온 이차 전지.13. The method of claim 12,
Wherein the sulfide solid electrolyte comprises at least sulfur and lithium,
At least one element selected from phosphorus (P), silicon (Si), boron (B), aluminum (Al), germanium (Ge), zinc (Zn), gallium (Ga) A lithium ion secondary battery.
상기 황화물 고체 전해질은, 황화리튬; 및 황화규소, 황화인 및 황화붕소로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 전고체형 리튬 이온 이차 전지.13. The method of claim 12,
The sulfide solid electrolyte may be lithium sulfide; And at least one selected from silicon sulfide, phosphorus sulfide, and boron sulfide.
상기 황화물 고체 전해질은 Li2S와 P2S5을 포함하는 전고체형 리튬 이온 이차 전지.13. The method of claim 12,
Wherein said sulfide solid electrolyte comprises Li 2 S and P 2 S 5 .
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